INNOVATION AM KIT 2018/2019

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INNOVATION HEISST NEULAND SCHAFFENJahr für Jahr. Neuland für Neuland.

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Liebe Leserinnen und Leser,

Innovation ist eine der drei Kernaufgaben des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und wird als gleichrangig mit Forschung und Lehre betrachtet. Basis für die Innovationsakti-vitäten bilden die etwa 5.000 wissenschaftlichen Beschäftig-ten und circa 25.100 Studierenden des KIT, die den Mut haben, Unbekanntes zu erforschen und Neuland zu betreten.

Innovationen entstehen an der Schnittstelle zwischen Grund-lagenforschung und Anwendung, daher sehen wir es als un-sere Aufgabe, eng mit der Wirtschaft zusammenzuarbeiten. Dafür braucht es mutige Grenzgänger, die bereit sind, sich auf eine gemeinsame Reise zu begeben und Technologien gemeinsam bis zur Marktreife weiterzuentwickeln.

Neben dem Transfer in die Wirtschaft wollen wir zukünftig noch stärker den Dialog mit der Gesellschaft fördern. Formate wie der jährliche Innovationstag sollen Einblick in die vielfäl-tigen Forschungsfelder und Innovationsaktivitäten am KIT geben. Uns ist es wichtig, Transparenz zu zeigen, um aktuelle Technologien zu präsentieren, aber auch um den Bedenken gegenüber technologischen Neuerungen zu begegnen.

INNOVATION MUSSBRÜCKEN SCHLAGEN

VORWORT

Mit dem Magazin NEULAND wollen wir dazu beitragen, die Brücke zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft zu schlagen. Hier erzählen wir Ihnen packende Geschichten von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die ihre Ideen mit viel Einsatz zu Produkten weiterentwickeln und mit starken Industriepartnern auf den Markt bringen. Bege-ben Sie sich auf eine Reise und erkunden Sie ausgewählte Potenziale, Projekte und Produkte, die als Beispiele für die zahlreichen Innovationen am KIT stehen.

Ich freue mich über Ihr Interesse an NEULAND und wünsche Ihnen viel Freude bei der Lektüre ausgewählter Innovations-highlights aus den Jahren 2018 / 2019.

Prof. Dr. Thomas Hirth Vizepräsident für Innovation und Internationales

Prof. Dr. Thomas HirthVizepräsident für Innovation und Internationales

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54 KIT NEULAND 2018/2019

POTENZIALE PRODUKTE

PROJEKTEBILANZ

WEITERE THEMEN

„Innovation braucht Grundlagenforschung“

Innovationskennzahlen des KIT

„Künstliche Intelligenz in künstlichen Körpern“

Was wurde aus ...

Ausgezeichnet

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Das KIT, die Universität Ulm und das Zentrum für Sonnenener-gie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg forschen an Energiespeichern der nächsten Generation. Die Plattform CELEST schafft dafür einen standortübergreifenden Rahmen.

Speicher in nachhaltigen Händen

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Strom ohne Verlust transportieren – Supraleiter machen es möglich. Mit einem neuen Fertigungsverfahren wollen Wissenschaftler des KIT der Technologie den Weg in die Massenfertigung ebnen.

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Unter Strom 16

Wissenschaftler des KIT wollen im Projekt ValMoNul die Automation von Gebäuden mit den individuellen Bedürfnis-sen derer Nutzer in Einklang bringen.

Kluge Gebäude – Zufriedene Nutzer 26

Prof. Fleischer und Jörg Dittus realisieren mit ARBURG die additive Fertigung von faserverstärkten Kunststoffen mit End-losfasern. Die neue Produktionstechnik könnte in Zukunft die Maßanfertigung von Prothesen erleichtern.

Losgröße 1 im Sinne des Patienten 30

Die Ausgründung INERATEC steht für Reaktoren im Container- format, mit denen Abfallgase in synthetischen Kraftstoff umge-wandelt werden. Besonders Luft- und Schiffsverkehr könnten vom grünen Treibstoff profitieren.

Zweite Chance für Treibhausgase 40

Michael Heidinger hat eine Schaltung entwickelt, die LED-Straßenleuchten energieeffizienter und langlebiger macht. Gemeinsam mit Industriepartnern wagt er den Feldversuch.

Leuchtende Zukunft 44

INHALT

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Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wird im Magazin auf eine geschlechtsneutrale Formulierung verzichtet. Selbstverständlich richten sich alle Formulierungen gleichermaßen an beide Geschlechter.

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76 KIT NEULAND 2018/2019

HIGHLIGHTSIm September 2018 wurde INERATEC mit dem Deutschen Gründerpreis ausgezeichnet – der bedeutendsten Auszeichnung für erfolgreiche Start-ups und herausragende Unternehmer in Deutschland. Das Gründerteam mit Wurzeln am KIT entwickelt und vertreibt chemische Mini-Reaktoren im Containerformat, mit denen beispiels-weise überschüssige Solar- oder Windenergie in synthetische Kraftstoffe umgewan-delt werden kann. Die Container lassen sich beliebig erweitern und können durch ihre Kompaktheit dezentral genutzt werden – überall dort, wo bisher ungenutzte Energie entsteht (siehe Seite 40).

Sich zwanglos mit anderen Gründern und Netzwerkpartnern austauschen – diese Idee liegt dem Gründergrillen am CUBE zugrunde, das jeden 3. Donnerstag im Monat stattfindet. Rund 150 Personen kamen im Mai 2019 zum 100. Jubiläum, um traditionell bei Bratwurst, Drinks und Musik zu feiern. Highlight war der Gründerpitch, den das Team von Room-PriceGenie für sich entscheiden konnte.

Um zukunftsweisenden Ideen den Weg in die Anwendung zu ebnen, wurden 2018 und 2019 regionale, nationale und interna-tionale Kooperationen ausgebaut. Renommierte Preise bestätigen außerdem die herausragende Gründungskultur am KIT.

Auf dem Campus Ost des KIT entsteht aktuell die Karlsruher Forschungsfabrik, für die im Januar 2019 der offizielle Spatenstich erfolgte. Gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft möchte das KIT dort ab Ende 2020 neue, noch unreife Produktionstechnologien testen und schnell zur industriellen Serienreife bringen – und das mithilfe modernster Digitalisierungsmethoden.

Das KIT, Partner aus der Automobil- industrie und die Landesregierung wol-len künftig Verfahren zur Aufbereitung synthetischer Kraftstoffe, sogenannte „reFuels“, weiter erforschen. Mit dem Ziel, Kraftstoffe zukünftig unter anderem aus nachhaltig biogenen Reststoffen in großem Maßstab produzieren zu kön-nen, startete im Juli 2018 das Projekt „reFuels – Kraftstoffe neu denken“.

Rund 200 Besucher kamen im Juni 2018 zum upCAT Demo Day ins Zentrum für Kunst und Medien (ZKM). Er bildete den Abschluss des KIT-eigenen Accelerators. Vier Gründerteams wurden über 12 Wochen bei der Ausarbeitung ihrer Geschäftsideen begleitet. Den finalen Pitch hat das Start-up auvisus für die Entwicklung einer Selbstbedienungskasse mit künstlicher Intelligenz gewonnen.

KRAFTSTOFFE NEU DENKEN

100. GRÜNDERGRILLEN AM KIT

SPATENSTICH FÜR FORSCHUNGSFABRIK

JUBILÄUM: ZEHN JAHRE GAMI IN CHINA

KIT BEIM INNOVATION FORUM IN TEL AVIV

FEIERLICHER ABSCHLUSS DES UPCAT#6

DEUTSCHER GRÜNDERPREIS FÜR INERATEC

Zum zehnten Geburtstag des Global Advanced Manufacturing Institute (GAMI) in Suzhou, einer Außenstelle des Instituts wbk, wurde im November 2018 die Artificial Intelligence Innova-tion Factory (AIIF) eröffnet. Die neue deutsch-chinesische Forschungsfabrik zur künstlichen Intelligenz in der in-dustriellen Produktion dient als For-schungs- und Schulungsumgebung für Wissenschaftler und Industriepartner.

Im Oktober 2018 veranstaltete die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren das Innovation Forum, eine Konferenz in Tel Aviv zur Eröffnung ihres Auslandsbüros. Auch das KIT war vertreten: Prof. Dr. Thomas Hirth, Vizepräsident für Innovation und Internationales, stellte in seiner Keynote Maßnahmen und Erfolgsbeispiele des Technologietransfers am KIT vor.

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8 KIT NEULAND 2018/2019

INNOVATION ERLEBEN

Frank Thelen, Unternehmer und Jurymitglied der Fernsehshow „Die Höhle der Löwen“, besuchte am 02. Oktober 2018 das KIT.

In seiner Keynote lobte der In-vestor die vielen hochtechnolo-gischen Gründungen aus dem KIT und berichtete unter ande-rem, wie Start-ups ihn von einem Investment überzeugen können. Highlight des inspirie-renden Abends: Ähnlich wie in der TV-Gründershow durften fünf Start-ups aus dem KIT pitchen. Das Siegerteam INERATEC durfte sich über ein Einzelcoaching mit Frank Thelen als Gewinn freuen.

JUNI

Über 750 Besucher kamen am 27. Juni 2018 an den Campus Süd des KIT, um beim Innovationstag NEULAND spannende Technologien, Start-ups und Transferprojekte kennenzulernen. Das jährliche Event bietet ein buntes Programm mit über 20 Seminaren, Ausstellungen und einer spannenden Keynote am Abend. Wir freuen uns, auch am 10. Juli 2019 wieder zahlreiche Industriepartner, Investoren, Studierende und Beschäftigte begrüßen zu dürfen.

EIN ABEND MIT FRANK THELEN

NEULAND – DER INNOVATIONSTAG AM KIT

Kooperationen in Asien: Zum dritten Mal fand am 11. September 2018 der KIT Innovation Day im chinesischen Suzhou statt. Er bildet eine Plattform für Hochschulen und Unternehmen aus China, die Interesse haben, mit dem KIT

Der KIT-Business-Club betreut seine Mitglieder durch die persönliche Vermittlung von Technologien und Kontakten am KIT und organisiert mehrmals im Jahr exklusive Veranstaltungen wie den Thementag. Am 29. November 2018 stand dieser unter dem

INNOVATION DAY IN CHINA

SEPTEMBER

THEMENTAG DES KIT-BUSINESS-CLUBS

OKTOBER

Neue Ideen entwickeln, innovative Technologien kennenlernen, sich mit Experten austauschen, Gleichgesinnte treffen, den eigenen Horizont erweitern: Verschiedene Veranstaltungen rund um das Themenfeld Innovation fördern den Austausch zwischen Wissen-schaft, Wirtschaft und Gesellschaft.

in den Bereichen Forschung und Technolo-gietransfer zusammenzuarbeiten. Vor über 100 Gästen präsentierten Vertreter von In-stituten des KIT marktreife Technologien rund um die Themen Automation, Mobility Systems und Robotics.

Motto „Mobilität im Umbruch“. Neben innovativen Vorträgen und spannenden Diskussionsrunden besuch-ten die 60 Teilnehmer verschiedene Institutslabore am Campus Ost des KIT. Das thematisch passende „Scientific Dinner“ rundete den Tag ab.

KIT AUF DER HANNOVER MESSE INDUSTRIE

Vom 01. bis 05. April 2019 präsentierte das KIT auf der Hannover Messe Industrie ein breites Spektrum an Technologien – vom selbstlernenden System für Sprachüberset-zungen bis hin zur elektronischen Nase. In den Hallen „Research & Technology“ und „Energy“ sowie im Netzwerkpark „Young Tech Enterprises” konnten Besucher ausge- wählte Forschungsprojekte und Gründer-teams des KIT kennenlernen.

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2018 haben 5744 Absolventen ihr Studium am KIT abgeschlossen. Ein großer Teil von ihnen geht als High Potentials in die Industrie.

2018 wurden 115 Erfindungsmeldungen von Beschäftigten des KIT eingereicht, aus denen 63 Patentanmeldungen hervorgegangen sind.

115Erfindungsmeldungen

5744Absolventen

Auf der Technologiebörse RESEARCH TO BUSINESS des KIT werden 158 aktuelle und zumeist patentgeschützte Technologien des KIT zur Verwertung, Kooperation oder Lizenzierung angeboten.

158Technologie-angebote

Aus Konzepten und Projekten am KIT entstehen jedes Jahr aufs Neue begeisternde Resultate. Ideen von Studierenden, Beschäftigten und Absolventen des KIT wirken weit über den Campus hinaus.

1312 KIT NEULAND 2018/2019

Lithium und Kobalt sind kostbare Rohstoffe. Sie bilden die Basis von Lithium-Ionen-Akkus, die nicht nur Mobiltelefone und Laptops mit Strom versorgen, sondern auch immer mehr Elektrofahrzeuge mit Energie speisen. Während die Nachfrage nach leistungsstarken Energiespeichern steigt, nehmen die Rohstoffvorkommen jedoch stetig ab. Hinzu kommen geopolitische Unsicherheiten: Beispielsweise findet man die mit Abstand größten Vorkommen von Kobalt im Kongo – einem von Bürger- kriegen geprägten Land, in dem der Rohstoff teilweise noch immer unter menschen- unwürdigen Bedingungen abgebaut wird.

„Es ist an uns Forschern, bereits heute Lösungen für die Herausforderungen der Zukunft zu erarbeiten“, so Professor Maximilian Fichtner, Direktor von CELEST und stellvertretender Direktor des Helmholtz-Instituts in Ulm (HIU), das am Karls- ruher Institut für Technologie (KIT) initiiert wurde.

SCHWERPUNKTELi-Akkus,

Post-Li-Technologien, Brennstoffzellen,

Redox-Flow-Batterien

MITGLIEDER29 Institute und

44 wissenschaftliche Gründungsmitglieder

ZIELEuropäisches Flaggschiff

auf dem Gebiet der elektrochemischen Batterieforschung

Das KIT, die Universität Ulm und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg forschen an Energiespeichern der nächsten Generation. Die Plattform CELEST schafft dafür einen standortübergreifenden Rahmen.

SPEICHER IN NACHHALTIGEN HÄNDEN

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1514 KIT NEULAND 2018/2019

Um die Zusammenarbeit zu stärken und gemeinsame Forschungsaktivitäten zu verstetigen, haben die Univer- sität Ulm und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gemeinsam mit dem KIT im Januar 2018 mit CELEST die größte deutsche Forschungs- und Entwicklungs- plattform für Energiespeichersysteme gegründet. Die Abkürzung steht für Center for Electrochemical Energy Storage Ulm & Karlsruhe.

Der Fokus von CELEST liegt auf drei Themenfeldern: Lithium-Ionen-Technologie, Energiespeicherung jenseits von Lithium und alternative Techniken zur elektroche-mischen Energiespeicherung, etwa Brennstoffzellen oder Redox-Flow-Batterien. „Uns war es wichtig, spezifische Kompetenzen zu bündeln, ohne thematisch zu sehr eingeengt zu sein. Dies ermöglicht es uns, bestehende Technologien wie die Lithium-Ionen-Batterie weiterzu-

entwickeln, aber gleichzeitig über den Tellerrand zu blicken und mit alternativen Rohstoffen zu forschen“, erklärt Profes-sor Helmut Ehrenberg. Er leitet das Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS) am KIT und ist als stellvertretender Direktor von CELEST tätig.

MEHR ZU CELESTwww.celest.de

EXZELLENZCLUSTER „ENERGY STORAGE BEYOND LITHIUM“

Die steigende Bedeutung nachhaltiger Energiespeichersysteme verdeutlicht

der gemeinsame Exzellenzcluster des KIT und der Universität Ulm, welcher seit

Januar 2019 im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder für

zunächst sieben Jahre gefördert wird. Aus insgesamt 88 eingereichten Cluster-

anträgen wählte die Deutsche Exzellenzkommission den Antrag „Energie-

speicherung jenseits von Lithium – Neue Konzepte für eine nachhaltige

Zukunft“ zusammen mit weiteren 56 Anträgen aus.

Zentrales Ziel des Clusters ist es, ein fundamentales Verständnis der elektro-

chemischen Energiespeicherung in neuartigen Systemen zu erarbeiten,

grundlegende Materialeigenschaften mit kritischen Leistungsparametern

zu verbinden und so die Grundlagen für die praktische Nutzung von Post-

Lithium-Technologien zu schaffen. Das Zentrum für Sonnenenergie- und

Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und die Justus-Liebig-

Universität Gießen agieren dabei als Partner.

Prof. Dr. Maximilian Fichtner und

Prof. Dr. Helmut Ehrenberg im

Batterietechnikum des KIT, wo

unter anderem neue Verfahren in

der Zellfertigung erforscht werden.

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Ehrenberg betont außerdem: „Mit CELEST schenken wir der Batterieforschung endlich die Aufmerksamkeit, die ge-sellschaftlich gefordert wird. Hier können Technologien im Gesamtkontext getestet werden, statt nur einzelne Komponenten und Prozesse zu betrachten.“

Aktuell forschen die CELEST-Mitglieder unter anderem an Magnesium- und Natrium-Ionen-Batterien. Diese Rohstoffe sind in Europa in größeren Mengen vorhanden, ungiftig und einfach zu recyceln. Verglichen mit Lithium-Ionen-Batterien verfügen sie zwar über eine geringere Energie-dichte und sind dadurch bei gleicher Leistung wesentlich schwerer. „Wenn es um stationäre Anwendungen geht, dann ist eine geringe Masse aber auch nicht unbedingt erforderlich. Da zählt eher, dass das Speichermedium langlebig und kostengünstig ist und man einen ökologisch weniger bedenklichen Fußabdruck hinterlässt. Meine Visi-on ist eine nachhaltige Energietechnologie“, so Ehrenberg.

Auch im Bereich Aus- und Weiterbildung will man bereits heute die Weichen für die Zukunft stellen. So laufen ak-tuell Planungen für eine gemeinsame Graduiertenschule. Fichtner erklärt: „Wir wollen der Gesellschaft nicht nur technische Neuerungen bereitstellen, sondern auch gut

„Trotz der räumlichen Distanz ist es ein riesiger Vorteil, Partner zu haben, mit denen man sich austauschen kann. Von der Grundlagenforschung bis hin zur Anwendung können wir von der gesammelten Expertise aller CELEST-Mitglieder profitieren.“

Prof. Dr. Helmut Ehrenberg, Karlsruher Institut für Technologie

ausgebildetes Personal. Schulungen spielen bei CELEST eine zentrale Rolle, schließlich bilden qualifizierte Nachwuchs-wissenschaftler die Basis für den Erfolg unserer Forschung.“

„Wirklich erfolgreich sind wir aber erst dann, wenn unsere Forschungsergebnisse auch auf Interesse seitens der Indust-rie stoßen“, betont Fichtner. Ein Jahr nach dem Start von CELEST fruchtet die gebündelte Forschungsexpertise bereits. Verschiedenste Kooperationspartner stehen mit den Forschern in Kontakt, beispielsweise Materialhersteller oder Mobilitäts-dienstleister. Eine wichtige Rolle spielt dabei auch das Batte-rietechnikum am Campus Nord des KIT – eine Forschungs-fabrik, in der Projekte mit hoher Marktnähe umgesetzt werden. Von der Entwicklung neuer Materialien und Zellen bis hin zur Integration in das Gesamtsystem werden hier ganzheit-liche Ansätze in Kooperation mit der Wirtschaft verfolgt. Ehrenberg und Fichtner blicken optimistisch in die Zukunft: „Gute Grundlagen sind geschaffen. Jetzt liegt es an uns, etwas daraus zu machen.“

1716 KIT NEULAND 2018/2019

Die Energiewende bedingt den Ausbau des deutschen Stromnetzes um mehr als 5.000 Kilometer. Nur so kann die benötigte Energie, die größtenteils im Norden Deutschlands mithilfe erneuerbarer Energiequellen wie Windkraft entsteht, in den Süden transportiert werden. Doch die Vorstellung von großen Freileitungs-Stromterrassen in der Nähe des eigenen Wohnortes löst oftmals eher Unmut in der Bevölkerung aus.

Zwar besteht die Möglichkeit, den Strom unterirdisch zu transportieren, allerdings sind die speziellen Erdkabel mit hohen Kosten und hohem Platzbedarf für die Tras-sen verbunden. An einer deutlich effizienteren und leistungsstärkeren Alternative, mit der neue Stromtrassen wesentlich schmaler gebaut werden können, wird am KIT geforscht: Supraleiter.

Strom ohne Verlust transportieren – Supraleiter machen es möglich. Mit einem neuen Fertigungsverfahren wollen Wissenschaftler des KIT der Technologie den Weg in die Massenfertigung ebnen.

UNTER STROM

AUSZEICHNUNGSOFT Innovation Prize der EU für

Fusionsforschung

EINSATZStarke Magnetfelder, Strom-trassen, Schiffe, E-Flugzeuge,

Industrieanwendungen

ZIELSchlanke Stromtrassen zur Übertragung hoher

Gleichströme

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Dr. Walter Fietz und Dr. Michael Wolf sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut für Technische Physik (ITEP) und kennen die Vorteile der Technologie: „Supraleiter ermöglichen einen na-hezu verlustfreien Transport von Gleichstrom bei extrem niedri-gen Temperaturen. Allerdings erfordert die Handhabung ein sehr großes Knowhow, was die industrielle Anwendung erschwert.“

Entdeckt wurden Supraleiter bereits 1911. Lange Zeit ging man davon aus, dass Supraleiter nur unterhalb 30 Kelvin (-243°C) funktionieren, was eine Kühlung mit Helium erfor-dert. Eine regelrechte Revolution war 1987 die Entdeckung von Hochtemperatur- Supraleitern (HTS), die bereits bei 77 Kelvin (-196°C) supraleitende Eigenschaften aufweisen – eine wesentlich energiesparendere und dadurch günstigere Lösung, da HTS-Kabel mit flüssigem Stickstoff gekühlt wer-den können.

„Die Basis solcher Leiter bilden dünne Metallbänder, die mit einer nur zwei Mikrometer dicken Schicht aus supraleiten-dem Yttrium-Barium-Kupferoxid versehen werden. Um diese Bänder auch im großen Maßstab einsetzen zu können, be-schäftigten wir uns mit der Frage, wie man sie bestmöglich bündeln kann“, so Fietz. Das Ergebnis ist ein neues Leiter-design, bei dem außen vier Millimeter breite Bänder und in der Mitte sechs Millimeter breite Bänder gestapelt sind. Schaut man sich den Leiter im Querschnitt an, erkennt man die namensgebende Kreuzform des HTS CrossConductors, kurz HTS CroCo. Zur Herstellung wurde am KIT ein von vorneherein auf industrielle Fertigung und große Längen ausgelegtes Verfahren entwickelt, in dem die HTS-Bänder in einem Schritt geordnet, zum Kreuz verlötet, falls gewünscht verdrillt und mit Lot auf einen kreisförmigen Querschnitt aufgefüllt werden können. „Wir fertigen derzeit mit einer

Geschwindigkeit von etwa 30 Zentimetern pro Minute, aber das kann sicher bei Bedarf noch erhöht werden“, erklärt Wolf. Je nach Bedarf lässt sich die Breite der HTS-Bänder variieren. Ein HTS CroCo, der aus vier und sechs Millimeter breiten Bändern besteht, hat einen Durchmesser von lediglich 9,7 Millimetern und kann bei 77 Kelvin etwa 3.100 Ampere verlustfrei transportieren. Andere Geometrien wurden aber ebenfalls bereits im Labormaßstab gefertigt und getestet.

HTS CroCos können als Basiseinheit für Hochstromkabel die-nen, indem mehrere von ihnen kombiniert werden. In einem Demonstrator, der 2018 am KIT errichtet wurde, hat man den Prototypen eines Kabels getestet, das aus 12 HTS CroCos be-stand. Dieses Kabel trug 35.000 Ampere – ein enorm hoher Strom verglichen mit einem normalen Freileitungs-Gleichstrom mit ca. 2.000 Ampere pro Ader oder einer haushaltsüblichen Steckdose mit nur 16 Ampere.

„Nun wollen wir unsere Forschung auch in die Anwendung bringen. Dazu arbeiten wir mit Vision Electric Super Conduc-tors als Industriepartner zusammen. Das Unternehmen ist ein Systemintegrator für schlüsselfertige, supraleitende Systeme und hat unsere Technologie lizensiert, so Fietz. „HTS CroCo kann in diversen industriellen Anwendungen Einsatz finden – von der Anbindung von Solarparks über Spulen zur Erzeu-gung großer Magnetfelder bis hin zur Gleichstromversorgung auf Schiffen oder Hochstromleitungen in künftigen vollelekt-rischen Flugzeugen“, sagt Fietz und ergänzt: Unser nächster wichtiger Meilenstein ist, zu demonstrieren, dass die CroCos in großer Länge gefertigt und direkt auf eine Kabeltrommel aufgewickelt werden können.“

Dr. Walter Fietz und Dr. Michael Wolf vor einem supraleitenden Hochstrom-

Demonstrator am ITEP. Hier wurde ein supraleitendes Kabel – bestehend aus

zwölf HTS CroCos – getestet, das 35.000 Ampere bei Kühlung mit flüssigem

Stickstoff trug.

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IN KOOPERATION ZUM MARKTEINTRITT

VISION ELECTRIC SUPER CONDUCTORS (VESC) hat die

HTS-CroCo-Technologie lizensiert und baut nun eine eigene

CroCo-Produktion auf, um das Angebot für supraleitende

Systeme zu erweitern. Das Unternehmen ist Pionier bei der

Entwicklung und wirtschaftlichen Anwendung der Supra-

leitertechnologie und kann von der besonderen Kompaktheit

des HTS-CroCo profitieren. Die am KIT entwickelte Technologie

kann zukünftig beispielweise in Elektrolysen oder Datencentern

zum Einsatz kommen.

18 KIT NEULAND 2018/2019

Schematische Darstellung des am KIT entwickelten Kabels

aus zwölf HTS CroCos

„Wir forschen nicht, um uns Erfinder nennen zu können, sondern um die Technologie eines Tages in der Anwendung zu sehen.“

Dr. Walter Fietz

Aufbau eines HTS CroCos

Kühlflüssigkeit

HTS CroCos

Platz für thermische Isolation

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TECHNOLOGIEN ENTDECKEN

Sie sind auf der Suche nach Technologien und Know-how zur Weiterentwicklung Ihres Unternehmens oder Produktportfolios? Sie interessieren sich für anwen-dungsnahe Forschung und Entwicklungen mit hohem Marktpotenzial? Dann registrieren Sie sich für den kostenfreien Newsletter RESEARCH TO BUSINESS oder besuchen Sie unsere Online-Technologiebörse mit über 150 Technologieangeboten.

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AUSWEIS FÜR FISCHE

Die eindeutige Identifizierung von Edelzuchtfischen, wie den beliebten Koi-Karpfen, könnte mit einem neuartigen „Barcode“, der am KIT entwickelt wurde, noch siche-rer werden. Dabei wird dem Fisch ein flexibler Faden aus biokompatiblem Kunst-stoff mit einem aufgebrachten Strichcode aus Gold unter die Rückenflosse injiziert. Er ist unter der Haut kaum spürbar und der Code wird erst mithilfe von Infrarot-strahlung, bei der die Fische nahezu transparent erscheinen, für die Infrarotkamera sichtbar. Eine Bilderkennungssoftware hilft bei der Auswertung der eindeutigen Barcodes. Die Technologie wurde ursprünglich für das Tracking von Einzeltieren in medizinischen Untersuchungen oder Versuchsreihen im Schwarm, beispielsweise bei Verhaltensstudien, entwickelt.

NEUE FÜGETECHNIK FÜR DEN CFK-LEICHTBAU

Faserverbundwerkstoffe, wie karbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK), werden aufgrund der Effizienzsteigerung durch Gewichtsreduktion bevorzugt in der Automobil-, Luftfahrt- und Sportindustrie genutzt. Zum Beispiel setzt der Renn-sport schon lange auf CFK-Leichtbauteile. Für den massentauglichen Einsatz fehlt es bisher an kostengünstigen, wirtschaftlichen Verbindungen für Metall- und CFK-Bauteile. Wissenschaftler des KIT haben neuartige hochbelastbare Inserts aus Harz entwickelt, die bereits während der Fertigung von CFK-Sand-wichstrukturen eingebracht werden. Aufgrund der Prozessintegration erübrigen sich nachträgliche Fügeschritte und die Karbonfasern bleiben im Fertigungs-prozess unbeschadet.

Die zunehmende digitale Vernetzung erfordert neue Lös-ungen für die IT-Sicherheit. Zur Unterstützung von Grün-dungsprojekten rund um IT-Sicherheit am KIT wurde der Gründungsinkubator KASTEL initiiert. Dieser wird für wei-tere zwei Jahre durch das Bundesministerium für Bildung & Forschung (BMBF) gefördert, um innovative Ideen in diesem Bereich schneller in die Anwendung zu bringen. Mit dem Start der neuen Förderphase hat sich der Inkuba-tor einen neuen Namen gegeben: StartUpSecure KASTEL, angelehnt an die Initiative „StartUpSecure“ des BMBF.

FOLGEFÖRDERUNG FÜR KASTEL

INTERVIEW

22 KIT NEULAND 2018/2019

Prof. Dr. Oliver Kraft, Vizepräsident für Forschung (links)und Prof. Dr. Thomas Hirth, Vizepräsident für Innovation und Internationales (Mitte)

Erkenntnisorientierte Forschung legt den Grundstein für zukünftige Innovationen. Professor Dr. Hirth und Professor Dr. Kraft sprachen über das Zusammenspiel der beiden Ressorts am KIT.

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In der Exzellenzstrategie des KIT spielt die Überführung von Forschungsergeb-nissen in Wirtschaft und Gesellschaft eine wichtige Rolle. Wie hängen Trans-fer und Innovation zusammen?Prof. Hirth: Der Wissens- und Techno- logietransfer ist eine integrative Aufga-be von Forschung, Lehre und Innovati-on. Alle drei Säulen sind dafür verant-wortlich, Ergebnisse nach außen zu tragen – in welcher Form auch immer. Das Besondere am KIT ist die Vielfalt der Themen und daraus resultierend auch der Innovationen. Diese Vielfalt wollen wir auch nach außen darstellen. Transfer ist dabei aber nicht als Ein-bahnstraße zu verstehen, es geht eher um die Wechselwirkung im Zusammen- spiel mit Wirtschaft und Gesellschaft.Prof. Kraft: Als Helmholtz-Zentrum ist es unsere Aufgabe, Ergebnisse für die Gesellschaft nutzbar zu machen. Wir können uns nicht nur auf den reinen Erkenntnisgewinn konzentrieren. Viel-mehr geht es um die Verwertbarkeit der Ergebnisse. Die Grundlagenforschung legt quasi den Grundstein für Transfer und Innovation.

Wie können Ergebnisse aus der Grundlagenforschung noch besser genutzt werden?Prof. Kraft: Es hilft nicht, sich von An-fang an zu sehr darauf zu versteifen, was man mit Forschungsergebnissen anstellt. Stattdessen geht es bei der Grundlagen-forschung um die Freiheit der Forschung und den reinen Erkenntnisgewinn. Erst wenn dieser Schritt erfolgt ist und ein

interessantes Forschungsergebnis vor- liegt, sollten sich Wissenschaftler mit der Frage nach der Verwertung beschäftigen. Hier gilt es, unsere Beschäftigten best-möglich zu unterstützen.

Wo liegen die Herausforderungen?Prof. Hirth: Die große Herausforderung besteht darin, Forschungsthemen mit Innovationspotential zu identifizieren. Bei der Vielzahl von Instituten ist es nicht immer einfach, alle Erfindungen zu kennen. Hier müssen die wissen-schaftlichen Beschäftigten auch Eigen-initiative zeigen. Das KIT muss aber auch die entsprechenden Rahmenbedin-gungen schaffen und die nötigen Res-sourcen für Ausstattung und Beschäftig-te zur Verfügung stellen. Hinzu kommt die Beharrlichkeit, die es braucht, um Innovationen voranzubringen.

Innovationen entstehen oft eher zufällig. Sollte es trotz Zufall eine Strategie geben?Prof. Kraft: Eine Strategie ist wichtig – und zwar ab dem Zeitpunkt des Er-kenntnisgewinns. Hier müssen wir sicherstellen, dass die richtigen Mecha-nismen greifen, etwa die Absicherung der Erfindung über Patente und die

Unterstützung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der Verwertung. Das darf man nicht dem Zufall über-lassen.Prof. Hirth: Dabei ist es wichtig zu zei-gen, dass ein wissenschaftliches Paper und ein Patent nicht im Widerspruch stehen, solange man die richtige Reihen-folge einhält. Die Dienstleistungseinheit IRM steht hier gerne beratend zur Seite.

In welcher Form greifen die beiden Ressorts Forschung und Innovation am KIT konkret ineinander?Prof. Hirth: Im Zuge der Exzellenzstra-tegie wurde deutlich, dass wir auf allen Ebenen zusammenarbeiten müssen, um das KIT voranzubringen. Das be-trifft nicht nur die Ressorts Forschung und Innovation, sondern das gesamte Präsidium und dessen Verantwortungs-bereiche. Gemeinsam müssen wir die Technologien identifizieren, die Perspek- tive haben. Ein gutes Beispiel für die Zusammenarbeit sind die Zentren des KIT, in denen zentrale Forschungsthe-men gebündelt werden.Prof. Kraft: An den KIT-Zentren findet man eine gute Mischung aus exzellenter Forschung und erfolgreichen Verwer-tungsinitiativen. Die Zentren dienen aber auch als Schaufenster, um die Er-gebnisse der Außenwelt sichtbar zu machen. Das spiegelt auch ein wenig unsere Rolle als Vizepräsidenten wider. Während ich eher als Innenminister des KIT agiere, übernimmt Professor Hirth – im übertragenen Sinne – die Rolle des Außenministers.

„Es braucht Beharrlich-keit, um Innovationen voranzubringen.“

Prof. Dr. Thomas Hirth

Innovation braucht Grundlagenforschung.“

Das KIT hat 2018 31 Millionen Euro an Mitteln aus der Industrie eingenommen.

Millionen Euro3140

Preisefür innovative Ideen, Technologien und Verfahren wurden 2018 an wissenschaftliche Beschäftigte oder Gründungen des KIT vergeben.

1.949SchutzrechteDas KIT hält ein Portfolio von 1.949 Schutzrechten, von denen circa 65 Prozent im Rahmen von Verträgen verwertet sind.

Auf dem soliden Fundament von Forschung und Lehre können am KIT zielgerichtet Innovationsprojekte aufgebaut und, dank der guten Infrastruktur und Organisation, durchgeführt werden. Die jüngsten Erfolge sind der Beweis für die Kreativität und Leistungskraft.

2726 KIT NEULAND 2018/2019

Wissenschaftler des KIT wollen im Projekt ValMoNul die Automation von Gebäuden mit den individuellen Bedürfnissen derer Nutzer in Einklang bringen.

Fahrzeuge parken selbstständig ein, der Kühlschrank bestellt automatisch Lebens-mittelnachschub – das Internet der Dinge hält immer stärkeren Einzug in unser Leben. Auch Zweckgebäude wie Bürokomplexe, Fertigungshallen oder Kranken- häuser werden zunehmend von der Digitalisierung geprägt und zu sogenannten Smart Buildings umgerüstet. Häufig empfinden Gebäudenutzer diese Automation je-doch als Eingriff in die individuelle Gestaltung ihres räumlichen Umfeldes. Dies be-trifft beispielsweise einen Klassiker des Büroalltags: Die Klimatisierung von Räumen. Zu kalt, zu warm, zu stickig – ein zentral gesteuertes Raumklima führt nicht selten zu chronischem Unmut.

„Werden die Bedürfnisse der Nutzer missachtet, hat dies nicht nur negative Folgen für die Energieeffizienz der Gebäude, sondern auch für die Produktivität und das Wohlbefinden der Mitarbeiter. Unser Ziel ist es, die Senkung des Energiebedarfs mit einer Komfortsteigerung für die Gebäudenutzer in Einklang zu bringen“, so Prof. Andreas Wagner, Professor für Bauphysik und Technischen Ausbau sowie Prodekan für Forschung der Fakultät für Architektur am KIT.

KLUGE GEBÄUDE –ZUFRIEDENE NUTZER

EINSATZÖffentliche Gebäude und Nutzgebäude, z.B. Bürokomplexe,

Hotels, Schulen

PROJEKTPARTNERABB AG,

Fraunhofer IBP, KIT,

RWTH Aachen

ZIELVerbesserte Gebäude- automation in Hinblick auf Energieeffizienz und Raumkomfort

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Seit Juni 2015 forscht das KIT im Verbundprojekt ValMoNul – ein Akronym für „Validierung und Modellierung von Nut-zerinteraktionen sowie deren algorithmischer Implementie-rung in der Gebäudeautomation“. Das Projekt wird in enger Kooperation mit den Lehrstühlen für Energieeffizientes Bauen (E3D) und Gebäude- und Raumklimatechnik (EBC) der RWTH Aachen, dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) und dem Industriepartner ABB bearbeitet.

Automatisierungskonzepte und Regelungsstrategien, etwa für Raumklima und Beleuchtung, werden bereits in vielen Gebäuden eingesetzt. Allerdings weichen die prognostizier-ten Bedarfswerte häufig stark von der Realität ab. „Grund dafür ist mitunter, dass man sich am Verhalten eines Durchschnittsnutzers orientiert, welches in keinster Weise das Verhalten aller Nutzer widerspiegelt“, erklärt PD Dr. Marcel Schweiker. Er ist akademischer Mitarbeiter im Fachgebiet Bauphysik und Technischer Ausbau am KIT

und dort als Verbundleiter des Projekts ValMoNul verantwortlich für Komfort- und Nutzerverhaltensforschung.

Mit der ABB AG – einem weltweit führenden Anbieter von Pro-dukten im Bereich Gebäudeautomation – konnte ein Partner für das Projekt gewonnen werden, welcher die Ergebnisse aus In-dustriesicht bewertet und so eine möglichst hohe Verwertbarkeit sicherstellt. Die Algorithmen, die nach Auswertung der am KIT durchgeführten Experimente zum Nutzerverhalten aufgestellt werden, sollen frühestmöglich eine Prüfung auf Marktfähigkeit durchlaufen. „Wir implementieren die Algorithmen direkt auf Controllern von ABB mit dem Ziel, diese irgendwann auch an den Markt zu bringen. Dabei ist es uns wichtig, ein System zu entwickeln, das über einen gewissen Zeitraum die Bedürfnisse der Nutzer kennenlernt und korrekt interpretieren kann, sodass diese sich langfristig wohlfühlen“, sagt Dirk John, der das Pro-jekt mit initiiert hat und es seitens ABB als globaler Produktma-nager Digitalisierung im Bereich Smart Buildings begleitet.

DER TESTSTAND LOBSTER

2013 wurde am KIT ein Raumklima-Teststand errichtet, um

Komfort und Nutzerverhalten unter kontrollierten Bedingungen

untersuchen zu können. LOBSTER steht für Laboratory for Occu-

pant Behaviour, Satisfaction, Thermal Comfort and Environment

Research. Der Teststand bietet realitätsnahe Versuchsbedingungen

und ist mit umfangreicher Technik ausgestattet, wie etwa Raum-

klimasensoren und körperbezogenen Sensoren sowie einer eige-

nen meteorologischen Station auf dem Dach. Mithilfe von zwei

identischen, momentan als Büros ausgestatteten Testräumen,

sind sowohl vergleichende Studien als auch eine Verdoppelung

der Probandenzahl bei minimalem Mehraufwand möglich.

Für die Akzeptanz von künstlicher Intelligenz in Gebäuden ist es entscheidend, den Nutzer nicht in seinen Freiheiten zu beschränken und ein Gefühl von Fremdbestimmung zu vermeiden. Neben der Individualität der Nutzer darf auch die Individualität der jeweiligen Gebäude nicht außer Acht gelassen werden. Ziel ist ein Ergebnis, das sich auf andere Gebäude übertragen lässt und gleichzeitig über so viele Stellschrauben wie möglich verfügt.

Um eine solche Lösung zu erarbeiten, wollen sich die Part-ner künftig noch tiefgehender mit multiplen Einflussfaktoren beschäftigen, wie etwa dem Zusammenspiel von visuellen, thermischen, olfaktorischen und auditiven Einflüssen. „Dazu ist es uns wichtig, in Zukunft auch weiterhin Psychologen sowie Partner aus dem Facility-Management mit einzubin-den. Nur wenn wir den Menschen interdisziplinär betrach-ten, können uns intelligente Systeme in Zukunft optimal unterstützen“, betont PD Dr. Schweiker.

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Zufriedenheit mit thermischenBedingungen

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Zufriedenheit mit thermischenBedingungen

THERMISCHE UND VISUELLE ZUFRIEDENHEIT IN ABHÄNGIGKEIT DER KONTROLLMÖGLICHKEITEN

Kann die Temperatur kontrol-

liert werden, haben die visu-

elle und thermische Zufrieden-

heit das gleiche Gewicht auf

die Gesamtzufriedenheit.

Wenn nur die Lichtverhältnisse

kontrolliert werden können,

aber nicht die Temperatur, ist

der Einfluss der thermischen

Zufriedenheit drei Mal so

hoch, wie der, der visuellen

Zufriedenheit.

MEHR ZUM RAUMKLIMA-TESTSTAND:www.lobster-fbta.de

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„Wir müssen einen integralen architektonischen Ansatz finden, der Raumgestaltung, technische Gebäudeausrüstung und die indi-viduellen Bedürfnisse der Nutzer in Einklang bringt.“

Prof. Andreas Wagner

PD Dr. Marcel Schweiker, Prof. Andreas Wagner und Dr. Dirk John in

einem der Räume des LOBSTER, wo Komfort und Nutzerverhalten unter

kontrollierten Bedingungen untersucht werden können.

Die ersten Versuche, fehlende Körperteile durch körperfremde Komponenten zu ersetzen und so die Funktionalität zu erhalten, machten bereits die Etrusker in der Antike. Sie fixierten verlorengegangene Zähne mit Golddrähten, um störende Zahnlücken zu überbrücken. Viel komplexere und funktionellere Prothesen und Implantate sind dank der voranschreitenden Entwicklung in der Medizintechnik heute keine Seltenheit mehr: Sie ersetzen Körperteile, beispielsweise durch Bein-prothesen, oder übernehmen eigenständig lebenswichtige Funktionen innerhalb des Körpers, wie etwa Herzklappenimplantate.

Stahl und Titan sind bis dato das Material der Wahl, wenn es um die Belastbarkeit und Biokompatibilität der künstlichen Ersatzkomponenten geht. Bedingt durch die Forderung nach einer wirtschaftlichen Fertigung werden metallische Prothesen meist in großen Stückzahlen in einer massenkompatiblen Geometrie produziert. Sonderanfertigungen sind mit erheblichen Mehrkosten verbunden.

EINSATZPrototyping,

Kleinserienfertigung, Individualanfertigung

KOOPERATION„Industry on Campus“ im ARBURG Innovation

Center

ZIELAdditive Fertigung von

Faserverbundwerkstoffen mit Endlosfasern

LOSGRÖSSE 1 IM SINNE DES PATIENTEN

Prof. Jürgen Fleischer und Jörg Dittus realisieren mit ARBURG die additive Fertigung von faserverstärkten Kunststoffen mit Endlosfasern. Die neue Produktionstechnik könnte in Zukunft die Maßanfertigung von Prothesen erleichtern.

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Die additive Fertigung spielt ihre Vorteile vor allem aus, wenn Komponenten individuell in Einzelanfertigung oder Kleinserie profitabel angefertigt werden sollen. „Wir sehen großes Potenzial im Bereich der Medizin-technik. Hier ist das Ziel, genau eine maßgefertigte und robuste Prothese in Losgröße 1 herzustellen, die optimal an den Patienten angepasst ist“, konkretisiert Prof. Flei-scher. Mit FVK seien feste Funktionsbauteile herstell-bar, aus denen hochbelastbare Prothesen mit geringem Gewicht gefertigt werden könnten. Davon würden aber nicht nur die Medizintechnikhersteller profitieren, son-dern vor allem die Patienten: Passgenaue Prothesen erhöhen den Tragekomfort und sichern eine einwand-freie Funktionalität.

Martin Neff, Abteilungsleiter für Kunststoff-Freiformen bei ARBURG berichtet: „Wir haben einige Kunden, die im Spritzgießen faserverstärkte Materialen einsetzen und mit der additiven Fertigung einen Mehrwert bieten wollen. Denn diese ersetzt nicht etablierte subtraktive oder Spritz-gießverfahren, sondern ist eine sinnvolle Ergänzung dazu.“ Ob das Verfahren zukünftig in Werkstätten den Prototypen-test für Prothesen erleichtert oder sogar verkaufsfähige Pro-thesen für den Patienten gefertigt werden, wird sich in Zu-kunft zeigen.

FASERVERSTÄRKTE KUNSTSTOFFE IM EINSATZwww.neuland.kit.edu/FVK-Anwendungen

ARBURG INNOVATION CENTER AM KIT

Um die langjährige, gute Zusammenarbeit zwischen dem

wbk Institut für Produktionstechnik des KIT und dem

Maschinenbauunternehmen ARBURG GmbH + Co KG zu

verstetigen, wurde 2016 das ARBURG Innovation Center

(AIC) als physische Präsenz am Campus Süd des KIT eröff-

net. Im AIC stehen mehrere Form- und Freiformspritzgieß-

maschinen aus dem Hause ARBURG sowie ein Roboterarm

zur Verkettung verschiedener Fertigungsschritte, die den

wissenschaftlichen Beschäftigten des KIT optimale techno-

logische Möglichkeiten für die anwendungs- und industri-

enahe Forschung ermöglichen. Im Rahmen der strategi-

schen Forschungskooperation liegt der Schwerpunkt auf

innovativen Produktionstechniken für Polymerwerkstoffe.

DETAILS ZUM PROJEKTwww.neuland.kit.edu/AIC-im-R2B

Mit einer richtungsweisenden additiven Fertigungstech-nik für faserverstärkte Kunststoffe (FVK) schaffen die Forscher Prof. Jürgen Fleischer und Jörg Dittus vom wbk Institut für Produktionstechnik des KIT mit Unterstüt-zung der Spezialisten des Maschinenbauers ARBURG GmbH + Co KG die besten Voraussetzungen für maß- gefertigte, medizinische Prothesen und Medizinprodukte aus druckbaren Faserverbundwerkstoffen.

„Additiv gefertigte Kunststoffe mit Faserverstärkung bringen durch ihre Materialeigenschaften Vorteile in der Flexibili-tät und Individualisierung. Wir erreichen im Vergleich zu Metallbauteilen eine hohe gewichtsspezifische Festigkeit und Performance“, erklärt Dittus, der im Rahmen seiner Promotion an der additiven Fertigung von Faserverbund-bauteilen für den Leichtbau forscht. Auf der Grundlage des geschützten Verfahrens ARBURG Kunststoff-Freifor-men (AKF) und einer speziell entwickelten Fadenzu- führeinheit für die Verstärkungsfaser ist es den Projekt-partnern im ARBURG Innovation Center am KIT gelungen, FVK-Teile aus Kunststoff mit sogenannten Endlosfasern, beispielsweise aus Glas oder Kohlenstoff, additiv herzu- stellen – sozusagen den 3D-Druck für faserverstärkte Kunststoffteile.

„Die Endlosfasern werden mithilfe einer Fadenzuführeinheit direkt beim schichtweisen Auftragen des Kunststoffs in das Bauteil implementiert. Bisher gibt es eine industrietaugliche Prozessierung nur für Kurzfasern“, so Dittus. „Die additi-ve Fertigung mit Endlosfasern ist ein wenig bespieltes Feld. Wir haben das prozesstechnische Know-how aufgebaut und in die Prototypenentwicklung einfließen lassen.“ Der Pro-totyp der Fadenzuführeinheit wurde in den „freeformer“, das additive Fertigungssystem von ARBURG, integriert und durchläuft aktuell eine Testphase zur Prozesssicherheit. Mit dem starken Partner ARBURG und der Anwendungsbreite des AKF-Verfahrens stehen zahlreiche Kunststoffe und Spe-zialkunststoffe, insbesondere für die Medizintechnik, bereits als Standardgranulat zur Verfügung.

„Die additive Fertigung ist eine ver-gleichsweise junge technologische Entwicklung. Es motiviert mich, ein solch neues Feld mitzugestalten und so die Produktionstechnik von Morgen zu prägen.“

Jörg Dittus

Im ARBURG Innovation Center am KIT: Prof. Dr. Jürgen Fleischer

(Institutsleiter des wbk), Martin Neff (Abteilungsleiter Kunststoff-

Freiformen bei ARBURG) sowie die Wissenschaftler der Arbeits-

gruppe Leichtbaufertigung des wbk Florian Baumann, Sven Coutandin

(Oberingenieur Leichtbaufertigung) und Jörg Dittus (v.l.n.r.)

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AGILE PRODUKTIONSYSTEME MITTELS KÜNSTLICHER INTELLIGENZ

Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe am KIT entwickelt ein agiles Produktionssystem, das sich autonom und dynamisch an wechselnde Produktspezifikationen anpasst. Das Projekt unterliegt der Federführung des Instituts für Produktionstechnik (wbk) und setzt sich aus Forschern der Bereiche Maschinenbau, Elektrotechnik, Informationstechnik und Informatik zusammen. Das Ziel ist die Entwicklung einer Demonstrator-Fabrik für das Remanufacturing von Elektromotoren, die in einem agilen und automatisierten Prozess demontiert und für die Wieder-verwendung aufbereitet werden sollen. Bisher wurden viele

Schritte dieses Prozesses manuell und nicht vernetzt durch-geführt, da der qualitative Zustand der einzelnen Bauteile zu unterschiedlich ist. Die Lösung ist ein Produktionssystem, das auf künstlicher Intelligenz basiert und alle relevanten Teil- systeme integriert, um die individuell bestmögliche Lösung zu ermitteln. Durch multimodale Sensoren werden Umwelt-informationen erfasst, welche von kollaborierenden, mobilen und autonomen Robotern genutzt werden, um ihre Handlungs-strategien anzupassen. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert das Projekt mit drei Millionen Euro.

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MULTIRESISTENTE KEIME

Über das Abwasser von Kliniken, Pflegeheimen, häuslichen Bereichen, Schlachthöfen und landwirtschaftlichen Betrieben gelangen täglich große Mengen Antibiotika in die Umwelt. Als Folge darauf entwickeln immer mehr Bakterien Multire-sistenzen. Sie entziehen sich der Wirkung von Antibiotika und erschweren somit die Therapie bei einer Erkrankung. Die derzeitige Wasseraufbereitung in Kläranlagen filtert multiresistente Bakterien jedoch nur teilweise heraus. Im Verbundprojekt HyReKA untersuchen Forscher des KIT die Verbreitung der Bakterien und bewerten Maßnahmen, um die Erreger effektiv aus dem aufbereiteten Wasser zu entfer-nen. Unter anderem gelang es ihnen Bakterien so weit zu reduzieren, dass sie kaum noch nachweisbar sind. Möglich wird dies durch Ultrafiltration, bei der das Wasser durch extrem feine Membranstränge fließt. Aktuell soll die Ultra-filtrationsanlage zur Serienreife gebracht werden.

PEROWSKIT-SOLARMODULE AUS DEM DRUCKER

Im Rahmen des Projekts PRINTPERO arbeiten deutsche und griechische Forscher sowie Industriepartner an digital gedruckten Solarmodulen auf Basis von Perows-kit-Halbleitern. Solarzellen auf dieser Basis über- zeugen durch ihre Effizienz und erzielen im Labor bereits Wirkungsgrade von mehr als 23 Prozent. Darüber hinaus sind sie äußerst stabil und erfüllen vielfältige architektonische Anforderungen zur Integration in Gebäuden. Der neuartige Herstellungsprozess basiert auf digitalen Druckverfahren und ermöglicht die Fer-tigung in industriellem Umfang. Die Forscher entwi-ckeln Prototypen, die sich in Größe, Form und Farbe frei gestalten lassen. Zudem werden druckbare lumi-neszierende Schichten entwickelt, um unterschiedliche Farbeindrücke zu realisieren und die Zellen vor UV-Strahlen zu schützen.

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Seit über 20 Jahren forschen Sie an robotischer KI. Was macht diesen Bereich für Sie so spannend?Prof. Asfour: Robotik kann künstliche Intelligenz greifbar und erlebbar ma-chen. Oft wird KI mit intelligenten Al-gorithmen und deren Anwendung auf große Datensätze, wie bei der Verarbei-tung natürlicher Sprache oder der Ana-lyse von Bilddaten, assoziiert. KI in der Robotik beschäftigt sich mehr mit der Erschaffung von Systemen, die Bewe-gungen generieren und durch physische Interaktion mit der Welt lernen.

Wann macht es Sinn, Robotern eine menschliche Gestalt zu geben?Prof. Asfour: Ich kenne keine andere Körpermorphologie, die so vielseitig und performant ist, wie der menschli-che Körper. Außerdem tragen das men-schenähnliche Aussehen und Bewe-gungsverhalten zu einer intuitiveren Mensch-Roboter-Interaktion bei. Das Wissen, dass sich ein Roboter wie ein Mensch bewegt, vereinfacht uns die Vorhersage von Roboterbewegungen.

Welche Einsatzszenarien sehen Sie?Prof. Asfour: Humanoide Roboter sind nicht auf eine bestimmte Aufgabe spe-zialisiert, wie in der klassischen Auto- mation. Es sind Systeme, die aus Be-obachtung des Menschen und aus ei-gener Erfahrung lernen und so in der Lage sind, selbständig vielseitige Auf-gaben zu erfüllen. Die Einsatzgebiete reichen von Haushalt, Pflege, Produk-tion, Wartung und Inspektion bis

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INTERVIEW

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Künstliche Intelligenz in künstlichen Körpern“

Prof. Dr. Tamim Asfour zusammen mit dem Roboter ARMAR-6

Professor Dr. Tamim Asfour leitet den Lehrstuhl für Hochperformante Humanoide Technologien (H²T) am Institut für Anthropomatik und Robotik am KIT. Dabei ist er unter anderem für die Weiterentwicklung der ARMAR-Roboter verantwortlich, für deren Fähigkeiten Künstliche Intelligenz (KI) eine wichtige Rolle spielt. Die KI ist auch das Thema des diesjährigen Wissenschaftsjahres, einer Initiative des Bundesministe-riums für Bildung und Forschung, dessen Ziel der Austausch zwischen Gesellschaft, Wissenschaft, Wirtschaft und Politik ist.

„Meine Forschung hat nicht das Ziel, Menschen zu ersetzen, sondern deren Lebensqualität zu erhöhen.“

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hin zu Unterwasser- und Weltraum- explorationen.

Roboter übernehmen also die Aufgaben von Menschen?Prof. Asfour: Ja, aber wir wollen die Menschen nicht ersetzen. Uns geht es darum, die Lebensqualität der Menschen zu verbessern. Zum Beispiel durch Un-terstützung bei der Arbeit in gefährlichen oder gesundheitsschädlichen Situationen, etwa der Arbeit mit schweren Lasten oder in kontaminierten Umgebungen. Natürlich dürfen wir trotzdem die Augen vor den Folgen technischer Entwicklun-gen nicht verschließen, sondern müssen die Konsequenzen bedenken.

Sind künstliche und menschliche Intelligenz vergleichbar?Prof. Asfour: Was man heute als künst-liche Intelligenz bezeichnet, ist nicht wirklich intelligent. Es sind meist Al-gorithmen, die Muster und Zusammen-hänge in großen Datensätzen, dank bekannter Modelle und hoher Rechen-leistung, finden. Hier sind Maschinen den Menschen überlegen. Dafür sind wir Menschen kreativ, verstehen auch komplexe, unstrukturierte Probleme,

können verantwortungsvolle Entschei-dungen treffen, die Konsequenzen unse-res Handelns vorhersagen und aus Feh-lern lernen. Von solchen Fähigkeiten ist die heutige KI noch weit entfernt.

Sie haben im Projekt SecondHands einen Roboter entwickelt, der nun auch in der Industrie eingesetzt wird. Was ist das Ziel?Prof. Asfour: In diesem Projekt entwi-ckeln wir einen humanoiden Roboter, der Techniker bei Wartungsaufgaben in Lagerhäusern unterstützt. Dabei geht es nicht nur um die Entwicklung der Me-chatronik, sondern auch um die Ent-wicklung der KI, die hinter diesen Fä-higkeiten steckt. Der Roboter ARMAR-6 kann mit Menschen Hand-in-Hand kol-laborieren und dabei erkennen, wann ein Mensch Hilfe benötigt und diese auf eine proaktive Art und Weise anbieten. Er wird aktuell im Logistik-Lager eines britischen Online-Warenhauses getestet.

Die Tatsache, dass die Roboter die Ge-stalt von Menschen haben, verstärkt sicher die Ängste der Menschen?Prof. Asfour: Menschen stehen disrupti-ven Technologie oft skeptisch gegenüber. Das ist speziell bei humanoiden Robo-tern auch der Fall. Allerdings entsteht hier schnell eine viel engere Verbindung als bei anderen Roboterformen. Ich bin überzeugt, dass Menschen humanoide Roboter als unabdingbare Werkzeuge und Helfer im Alltag ansehen werden, wenn diese den entsprechenden Reife-grad erreicht haben.

Wird neues Wissen angewendet, so entstehen Produkte, die sich dem Wettbewerb stellen müssen. Aus dem KIT gehen jedes Jahr vermarktbare Produkte hervor, die auch wirtschaftlich erfolgreich sind.

2018 hat das KIT 44 neue Lizenz- und Über-tragungsverträge abgeschlossen, die den Gesamtbestand von etwa 640 Verträgen ergänzen. Daraus wurden 1,57 Millionen Euro Lizenzeinnahmen erwirtschaftet.

1,57Millionen Euro

Das KIT beteiligt sich aktuell an 9 Gründungen aus der Wissenschaft.

9Beteiligungen

21 neue Unternehmen wurden 2018 am KIT gegründet.

21Gründungen

ZWEITE CHANCE FÜRTREIBHAUSGASE

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Die Ausgründung INERATEC steht für Reaktoren im Container-format, mit denen Abfallgase in synthetischen Kraftstoff umge-wandelt werden. Besonders Luft- und Schiffsverkehr könnten vom grünen Treibstoff profitieren.

Um fast 0,2 Grad Celsius pro Dekade erhöht sich die Durchschnittstemperatur auf der Erde, Tendenz steigend. Verantwortlich dafür ist in erster Linie die massen-hafte Erzeugung von Kohlenstoffdioxid. Alleine durch das sogenannte „Flaring“, das Verbrennen von Abgasen, werden jährlich über 400 Millionen Tonnen CO2 freige-setzt. Dass zukünftig Begleit- und Überschussgase, die in kleinen Mengen auf Müllde-ponien oder in der Industrie entstehen, nicht einfach verbrannt werden, haben sich die Gründer der INERATEC GmbH zum Ziel gesetzt.

Sie planen, produzieren und vertreiben chemische Anlagen, mit denen bisher unge-nutzte Gase, wie Kohlenstoffdioxid, unter Zugabe von Strom und Wasserstoff in synthetische Kraftstoffe oder chemische Wertprodukte, wie beispielsweise Wachse, umgewandelt werden. Das Besondere daran: Prozesse, die normalerweise in teuren, großtechnischen Anlagen ablaufen, konnte INERATEC ins Miniaturformat überführen. Bi

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AUSZEICHNUNGENu.a. Deutscher

Gründerpreis 2018 und Lothar-Späth-

Award 2018

GRÜNDERDr. Tim Böltken,

Philipp Engelkamp, Dr. Paolo Piermartini, Prof. Dr. Peter Pfeifer

ZIELVerringerung der

CO2-Emissionen und Herstellung klima-

neutraler Kraftstoffe

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Das Ergebnis sind kostengünstigere Kompaktanlagen, die fertig montiert in einem herkömmlichen Schiffscontainer Platz finden. Nach dem Baukastenprinzip konzipiert, las-sen sich diese beliebig erweitern und überall dort aufstel-len, wo Restgase anfallen und Bedarf besteht.

Gegründet wurde INERATEC – ein Spin-off des KIT, des-sen Ursprung am Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) liegt – im Jahr 2016 von Dr. Tim Böltken, Philipp Engelkamp, Dr. Paolo Piermartini und Prof. Dr. Peter Pfei-fer. Seitdem ist viel passiert: 25 Mitarbeiter, 20 Kunden und neun Pilotanlagen europaweit waren es bereits Ende 2018. „Unser persönliches Highlight im vergangenen Jahr war der Gewinn des Deutschen Gründerpreises, den wir in der Kategorie Start-up nach Karlsruhe holen konnten“, so Böltken. „Die positive Resonanz auf unsere Idee und der Zuspruch aus der Industrie ermutigen uns und zei-gen, dass wir auf dem richtigen Weg sind.“

Den Kern der Anlagen bilden Reaktoren, in denen bekannte chemische Verfahren wie die Synthesegaserzeugung, die Fischer-Tropsch-Synthese, die Methanolsynthese und die Methanisierung ablaufen, nur eben im Kompaktformat. „Diese Flexibilität ermöglicht uns eine Vielzahl von Ein-satzmöglichkeiten. Neben Lösungen für den Bereich Gas-to-Liquid gehören auch Power-to-Liquid oder Power-to-Gas-Anlagen zu unserem Portfolio“, erklärt der Chemie- ingenieur Böltken.

In vielen Fällen beschäftigt sich das Team von INERATEC mit gesellschaftlich relevanten Problemen, die bereits seit vielen Jahren existieren, für die es aber bislang keine de-zentralen Lösungen gab. So haben beispielsweise die Betrei-ber von Solar- und Windkraftwerken durch die Abhängigkeit

von Wind und Wetter mit wechselnden Strommengen zu kämpfen. Bei Sturm beispielsweise müssen Windkraftwerke teilweise vom Strom genommen werden, um eine Überlas-tung der Stromnetze zu vermeiden. Eine kostengünstige Speicherung oder Verwertung war bisher nicht möglich. Die Anlagen von INERATEC sind so platzsparend, dass sie zukünftig mitten in Solar- oder Windparks platziert wer-den können.

Erneuerbarer Strom wird dann durch die Zuführung von Kohlenstoffdioxid in synthetischen Kraftstoff umgewan-delt, welcher sich beliebig lange lagern lässt. Mehr noch: Der gewonnene grüne Kraftstoff kann direkt in bestehen-de Infrastrukturen gegeben werden. Er ist kompatibel mit gängigen Motoren sowie Triebwerken und verbrennt zudem besser als fossile Kraftstoffe.

Während sich im Bereich der Automobilwirtschaft eine Trendwende hin zur Elektromobilität abzeichnet, gibt es viele Fortbewegungsmittel und Maschinen, die auch in Zukunft mit flüssigem Kraftstoff betankt werden müssen. Böltken blickt optimistisch nach vorne: „Gerade in Zu-sammenarbeit mit Schiff- und Luftfahrt sehen wir riesi-ges Potenzial und glauben fest daran, einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten zu können. Doch mit ein paar Litern Kraftstoff schafft man das nicht. Unser Ziel bis 2021 ist es, 50 Anlagen verkauft zu haben und von der Kleinserienreife in die Massenfertigung zu gehen.“

Bild oben: Die INERATEC-Gründer Philipp Engelkamp, Dr. Tim Böltken,

Dr. Paolo Piermartini und Prof. Dr. Peter Pfeifer

Bild unten: Kompaktheit zeichnet die Technologie von INERATEC aus.

Der Reaktor als Herz der Anlage hat etwa die Größe eines Schreibtischstuhls.

„Meine Vision ist es, eines Tages ein Flugzeug mitregenerativem, synthetischem Kraftstoff zu betanken.“

Dr. Tim Böltken

PILOTANLAGEN DER INERATEC GMBH EUROPAWEIT IM EINSATZwww.neuland.kit.edu/ineratec

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42 KIT NEULAND 2018/2019

KLIMANEUTRALES FLIEGEN

Im Verbundprojekt „PowerFuel“, unter Federführung des

KIT, wird die Herstellung von synthetischem Kerosin aus

erneuerbarem Strom und Kohlenstoffdioxid erprobt.

Dazu wurde Anfang 2019 am Campus Nord eine Reaktor-

anlage von INERATEC, bestehend aus mehreren miteinander

verbundenen Containern, in Betrieb genommen.

Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff werden zu Synthese-

gas umgewandelt, welches die Grundlage für die Herstel-

lung von flüssigem, klimaneutralem Kraftstoff bildet. Dieser

kann in der Luftfahrt, aber auch im Schwerlast- oder Schiffs-

verkehr, eingesetzt werden. Zusätzlich wird untersucht, wie

der synthetisch erzeugte Kraftstoff zukünftig in den Ver-

kehr gebracht werden kann. Die Anlage soll in der Pilot-

phase 200 bis 300 Liter Kraftstoff am Tag produzieren.

4544 KIT NEULAND 2018/2019

Michael Heidinger hat eine Schaltung entwickelt, welche LED-Straßenleuchten energieeffizienter und langlebiger macht. Gemeinsam mit GRATZ Luminance und den Pfalzwerken wagt er den Feldversuch.

LEUCHTENDE ZUKUNFT

Wer am späten Abend durch das Musikerviertel der Gemeinde Maxdorf spaziert, dem fällt eine Veränderung auf: 25 Straßenlaternen erstrahlen in neuem Licht. Im Februar 2019 wurden dort die alten Quecksilberdampflampen gegen moderne LED-Leuchtmodule getauscht. Dies allein wäre allerdings noch keine Besonder-heit, weiß Michael Heidinger, der als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lichttech-nischen Institut (LTI) des KIT arbeitet: „Viele Kommunen stellen ihre Straßen-leuchten aktuell auf lichtemittierende Dioden, kurz LEDs, um. Damit kommen sie nicht nur den europäischen Vorgaben hinsichtlich der Vermeidung von Umwelt-giften nach, sie profitieren auch von vielen Vorteilen. LEDs bieten eine Lebens-dauer von bis zu 50.000 Stunden, sind energiesparend und ermöglichen eine gleichmäßigere Ausleuchtung.“

PILOTPROJEKTTestfeld mit 25 LED-

Straßenlaternen in der Gemeinde Maxdorf,

Rheinland-Pfalz

PARTNERGRATZ Luminance GmbH,

Karlsruher Institut für Technologie,

Pfalzwerke AG

EINSATZBeleuchtung von Wohngebieten,

Betriebsgeländen, Fahrradwegen, etc.

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MICHAEL HEIDINGER IM VIDEOwww.neuland.kit.edu/heidinger-video

Im Verbundprojekt „Optimiertes Gesamtsystem LED-Leuchte“, an dem auch das LTI beteiligt ist, arbeitet GRATZ Luminance an langlebigen Beleuchtungslösungen. „Auf Grundlage der Schaltung von Herrn Heidinger entwickelten wir unser LED-Leuchtmodul. Durch die deutliche Steigerung des Wirkungs-grades können wir uns zur Konkurrenz abgrenzen, ohne da-bei Kompromisse in der Lebensdauer eingehen zu müssen“, stellt Müller klar. „Damit ist ein Einsparpotenzial des Strom-verbrauchs von bis zu 30 Prozent gegenüber High-Power-LEDs der gleichen Generation möglich.“

Auch bei den Anwendern stößt die Idee auf fruchtbaren Boden: „Wir erachten die Technologie als äußerst vielver-sprechend und haben uns gerne bereit erklärt, die Leuchten in einem Feldversuch zu testen“, erklärt Stefan Lang, Tech-nologie- und Innovationsmanager bei der Pfalzwerke AG. 25 Straßenlaternen in Maxdorf sind nun mit Leuchten der Firma Gratz ausgestattet und werden in den kommenden

„Es macht mich stolz, in Maxdorf das Ergebnis jahrelanger Forschung zu sehen. Hinzu kommt das positive Feedback sei-tens der Anwohner, die sich durch die bessere Ausleuchtung wesentlich sicherer fühlen.“

Michael Heidinger

zwei Jahren auf Herz und Nieren getestet. Dazu wurden Mess-geräte installiert, um die Leistung der Leuchten zu erfassen. „So können wir in ein paar Monaten die Ergebnisse auswerten und weitere Gemeinden von Mid-Power-LEDs überzeugen“, sagt Lang.

Die Zahl möglicher Einsatzgebiete ist groß, angefangen von der Beleuchtung von Betriebsgeländen und Campus bis hin zu Fahrradwegen. „Wir sind gespannt auf die Ergebnisse des Feldversuchs, um den exzellenten Wirkungsgrad bei langer Lebensdauer mit Praxiszahlen zu belegen.“, so Heidinger.

Michael Heidinger (KIT), Stefan Lang (Pfalzwerke) und Klaus Müller (GRATZ Luminance)

arbeiten gemeinsam am Testfeld zur Straßenbeleuchtung in Maxdorf.

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Die Besonderheit der neuen Leuchten in Maxdorf kann aller-dings nur bei genauerem Hinsehen erkannt werden: Statt we-niger, starker High-Power-LEDs, die normalerweise in Straßen-leuchten verwendet werden, kommen hier sogenannte Mid- Power-LEDs zum Einsatz. Dabei handelt es sich um kleinere und lichtschwächere Dioden, die sich durch eine gesteigerte Energieeffizienz und reduzierte Blendung auszeichnen. „Um die gleiche Leuchtleistung zu erzielen, müssen Mid-Power- LEDs allerdings auch in größerer Zahl verbaut werden, was zu Problemen hinsichtlich einer erhöhten Betriebsspannung führt“, erklärt Heidinger.

Da die Spannung proportional zur Anzahl der in Reihe ge-schalteten Dioden steigt, werden bei Mid-Power-LEDs sehr schnell hohe Spannungen erreicht. Die sichere Berührspan-nung von 120 Volt wird dabei schnell überschritten. Um dies zu umgehen, müssten die Leuchtdioden parallel geschaltet werden. Allerdings bedingt eine Parallelschaltung bisher eine

ungleichmäßige Stromverteilung auf die einzelnen LEDs, was nicht nur zu starken Unterschieden in der Alterung, sondern, bei Ausfall einer einzelnen Diode, auch zum Versagen des Ge-samtsystems führt.

Genau hier setzt die neuartige Schaltungstechnologie von Hei-dinger an, welche die gleichmäßige Stromteilung für Mid-Power-LEDs sicherstellt. „Ein Stromregler pro parallelgeschaltetem LED-Strang sorgt dafür, dass jeder Strang auf einen, in der Schaltung ermittelten, Mittelwert eingeregelt wird. Bei Abwei-chungen werden Unterschiede angeglichen“, so Heidinger. „Dies ermöglicht den Einsatz von Mid-Power-LEDs nun in großflächigen, lumenstarken Anwendungen.“

Das große Potential der patentierten Schaltung erfüllt auch die Erwartungen von Klaus Müller. Als Geschäftsführer der GRATZ Luminance GmbH, ein Leuchtenhersteller im Premium- segment, steht für ihn die Nachhaltigkeit klar im Fokus.

KOSTEN FÜR STRASSENLEUCHTEN

Straßenbeleuchtung in Deutschland verursacht Energiekosten in Höhe von 675 Mio. Euro

Mid-Power-LEDs: Einsparung von bis zu 30 % der Energiekosten gegenüber High-Power-LEDs.

17% Kapital- kosten

26%Betriebs-führung

5% Kommunaler Managementaufwand

52% Energiekosten

Quelle der Daten: PricewaterhouseCoopers Aktiengesellschaft Wirtschaftsprüfungsgesellschaft, Stand 2014

PERFEKT IN FORM UND FUNKTIONLEHRE OHNE SPRACHBARRIEREN

In Kooperation mit der Seyfried Metallbau GmbH wurde an der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des KIT (VAKA) eine neuartige Tragstruktur entwickelt: Die Hybridstütze Perfecto erfüllt nicht nur funktionelle An-forderungen, wie zum Beispiel Beständigkeit, sondern wird auch höchsten ästhetischen Ansprüchen gerecht. Die zigarrenförmige Stütze besteht aus einer dünnen Hülle aus nichtrostendem Stahl, einem Kern aus höchst-festem Stahl sowie einer Füllung aus selbstverdichten-dem Beton. Die Fertigung der Hülle erfolgt durch ein innovatives Verfahren ohne den Einsatz von Formwerk- zeugen. Zwei dünne Blechplatinen aus Stahl werden deckungsgleich übereinander gelegt, am gemeinsamen Rand gefügt und anschließend durch Innendruck zu einer faltenfreien räumlichen Struktur frei umgeformt. Durch das filigrane Erscheinungsbild des hybriden Bauteils sind völlig neuartige Raumwahrnehmungen realisierbar.

Immer mehr internationale Studienanfänger finden ihren Weg an deutsche Hochschulen. Da die Inhalte der Vorlesungen überwiegend auf Deutsch vermittelt wer-den, stehen viele Studierende vor einer Sprachbarriere. Wissenschaftler des Instituts für Anthropomatik und Robotik (IAR) des KIT haben eine Lösung entwickelt, um diese Hürde zu überbrücken: Der Lecture Translator stellt ein selbstlernendes System zur automatischen Simultanüber-setzung dar, das heißt, Gesprochenes wird in Echtzeit auf Englisch, Französisch oder Spanisch übersetzt und auf einer Website in Textform bereitgestellt. Das System arbeitet mit Hilfe einer cloudbasierten Infrastruktur und verbindet Verfahren zur automatischen Spracherkennung mit maschineller Übersetzung und anderen Hilfsfunk- tionen. Zum Einsatz kommt die Software bereits in einigen Hörsälen des KIT sowie in Testversuchen im Europä-ischen Parlament.

INTELLIGENTE ESSENSERKENNUNGWELTKLEINSTER TRANSISTOR

Selbstbedienungskassen in Kantinen? Diese Vorstellung macht Sinn, vor allem, wenn sich dadurch lange Warte- zeiten reduzieren und sich die Personaleffizienz beim Betreiber erhöht. Doch wie soll der zu zahlende Preis ermittelt werden? Auvisus, eine Ausgründung des KIT, arbeitet aktuell an einer Antwort auf diese Frage: Sie streben die Automatisierung des Kassiervorgangs an und setzen dabei auf künstliche Intelligenz in der Bildverar-beitung. Dabei wird das Tablett des Kunden unterhalb einer Kamera platziert, die den Inhalt erfasst. Der von Auvisus entwickelte Algorithmus erkennt und klassifiziert die Gerichte oder Getränke auf dem Tablett, das System zeigt den Gesamtpreis an und der Kunde muss nur noch bezahlen. Im Januar 2019 wurde die Essenserkennung bereits erfolgreich im Rahmen eines Piloteinsatzes in der Kantine am Campus Nord des KIT getestet. Die Gastronomie des KIT hat sich für weitere Testeinsätze bereit erklärt.

Für stolze zehn Prozent des Stromverbrauchs in Industrieländern ist die Informationstechnik verant-wortlich. Wissenschaftler am Institut für Angewandte Physik des KIT haben einen Einzelatom-Transistor entwickelt, der dabei helfen soll, diesen hohen Ver-brauch einzudämmen. Der Transistor ist der bisher kleinste seiner Art und ermöglicht das Schalten von Strom durch kontrolliertes Verschieben eines einzel-nen Atoms. Da er ausschließlich aus Metall besteht, ergeben sich extrem niedrige Spannungen und somit ein äußerst geringer Energieverbrauch. Im Gegensatz zu konventionellen Transistoren kann die von Professor Thomas Schimmel und seinem Team entwickelte Technologie bereits bei Raumtemperatur eingesetzt werden. Zudem ist sie nicht auf flüssige Elektrolyten angewiesen, sondern funktioniert auch in festem Zu-stand in einem Gel-Elektrolyten.

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5150 KIT NEULAND 2018/2019

2014

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20142012

Die Wirkung von feinsten Partikeln aus der Luft auf die Lunge präzise zu untersuchen, hatten sich Forscher rund um Sonja Mülhopt bereits 2012 auf die Fahne geschrieben und eine Quarzmikrowaage zur Bestimmung der Partikel-dosis, gemeinsam mit der VITROCELL Systems GmbH, entwickelt. Die Waage zählt mittlerweile zum Standard in Laboren, die menschliche Lungenzellen an der Gas-Flüssigkeits-Grenze untersuchen. Zudem floss die Techno-logie in ein umfangreiches Analysegerät zur Bewertung der Toxizität von Feinstpartikeln ein.

An einem Algenreaktor für den Weltraumeinsatz arbeitete Prof. Dr. Clemens Posten 2012: Die Algen sollten Astronauten im All zuverlässig mit Sauer-stoff und Nährstoffen versorgen. Derzeit liegt der Fokus auf dem Lebensmittel- und Nutrazeutikabe-reich. Mit einer neuen Reaktorgeneration im Zick-Zack-Format und verbesserten Wachstumsbedin-gungen, wie blasenfreie Begasung, Beleuchtung und Zirkulation, wurde die Algenproduktion ge-steigert. Der neue Reaktor wird zurzeit für den terrestrischen Einsatz getestet.

FEINSTAUB AUF LUNGENZELLEN

Vor fünf Jahren präsentierte Prof. Steffen Grohmann mit weiteren Forschergruppen des KIT in NEULAND eine Weltneuheit – den ersten sich selbst kalibrierenden Mas-sendurchflusssensor für kryotechnische Anwendungen mit einem ganz neuen Messprinzip. Das Prototypenstadium hat der Kryosensor verlassen: In Kooperation mit der Schweizer WEKA AG wurde zunächst eine Nullserie ent-wickelt, die heute zum Produktportfolio von WEKA gehört und stetig in den Bereichen Elektronik, Hard- und Soft-ware weiterentwickelt wird. Aktuell arbeiten die Forscher am KIT an einer zusätzlichen Logik, um weitere Anwen-dungsbereiche in der Verfahrenstechnik zu erschließen.

Die Vision von einer „besseren Stadt“, in der Gebäudeoberflächen Strom erzeugen, hatte Dr. Alexander Colsmann mit seinem Team bereits 2014. Die Lösung: Polymerbasierte, semi-transpa-rente organische Solarzellen, die komplette Haus-fassaden auskleiden. Inzwischen hat er den Weg für die großtechnische Produktion geebnet, indem er den Wirkungsgrad der Zellen erhöht und eine umweltfreundliche Herstellung mit einfachen Druck- und Beschichtungsprozessen realisiert hat. Als Designelement könnten die Solarzellen in Fassaden oder Fenstern integriert werden.

DIE VERMESSUNG DER KÄLTEHOUSTON, WIR HABEN ALGENSALAT

STROM AUS DER HAUSFASSADE

WAS WURDE AUS ...In diesem Jahr erscheint NEULAND zum achten Mal und wir werfen einen Blick zurück: Was wurde aus den Potenzialen, Projekten und Produkten der vergangenen Jahre?

2012

Anstatt einen Schlussstrich unter ein Jahr zu ziehen, verstehen wir diesen Rückblick viel mehr als Startschuss in ein weiteres erfolgreiches Jahr. Neue Herausforderungen warten auf intelli-gente Lösungen – das KIT wird sich dieser Aufgabe mit viel Innovationsgeist stellen.

1,44*

1,57*

2,16*

1,70*

2,04*

2017 2018

2014

2015

2016

5554 KIT NEULAND 2018/2019

SCHUTZRECHTSBESTAND

Die „freien“ Schutzrechte bieten offene Möglich-

keiten für die zukünftige Zusammenarbeit zwischen

dem KIT und Unternehmen. Für diese Technologie-

angebote werden unter dem Motto RESEARCH TO

BUSINESS Partner aus der Industrie zur gemeinsamen

Weiterentwicklung gesucht.

INNOVATIONS-KENNZAHLENDES KIT

Mit der wachsenden Bedeutung eines systemati-schen Wissens- und Technologietransfers steigen auch das Interesse und der Bedarf an vergleichbaren Daten und zuverlässigen Datenquellen. Die klassi-schen Indikatoren im Technologietransfer sind weltweit gebräuchlich und werden jährlich, unter anderem durch die Helmholtz-Gemeinschaft, ab-gefragt. Auch wenn die Zahlenbasis allein keine Aussage über die Innovationsfähigkeit der wissen-schaftlichen Beschäftigten zulässt, wirft sie doch ein erstes Licht auf den Stellenwert des Technolo-gietransfers in den einzelnen Einrichtungen. Ent-scheidend für einen erfolgreichen Wissens- und Technologietransfer sind darüber hinaus aber auch die investierten Ressourcen, die Qualität der unter-stützenden Instrumente und vor allem die Kultur einer Einrichtung.

In die Gesamtbetrachtung müssen aber auch ex-terne Faktoren einbezogen werden. So wirkt sich beispielsweise die konjunkturelle Entwicklung stark auf die Ergebnisse im Wissens- und Technologie-transfer aus. Daher ist es wichtig, dass eine Analyse und Bewertung von Innovationskennzahlen durch fachlich verbundene Experten vorgenommen wird, die alle internen und externen Faktoren einbeziehen und bei ihrer Beurteilung berücksichtigen.

GEISTIGES EIGENTUM DER WISSENSCHAFTLICHEN BESCHÄFTIGTEN AM KIT

Geistiges Eigentum in Form von Schutzrechten wie zum Beispiel Patenten

– Intellectual Property (IP) – ist, neben ungeschütztem Know-how, eine

Basis für Innovationsprojekte mit anschließenden Einnahmen für das KIT.

Somit sind die Kennzahlen rund um IP ein Signal für die Kreativität und Inno-

vationskraft einer Einrichtung. Sie müssen aber auch im Zusammenspiel mit

anderen beeinflussenden Faktoren betrachtet werden, wie zum Beispiel dem

jährlichen Patentbudget oder dem strategischen Fokus einer Einrichtung.

PATENT- ANMELDUNGEN

Ein recht hoher Anteil von

etwa 65 Prozent des

Schutzrechtsbestands am

KIT ist bereits in Lizenz-

bzw. FuE-Verträgen verwer-

tet. Von den verbleibenden

35 Prozent ist wiederum

ein Teil in öffentlich geför-

derten Projektanträgen als

Background gebunden.

EINNAHMEN UND RÜCKFLÜSSE

Die Einnahmen und Rückflüsse des KIT aus Lizenzverträgen sind ebenso volatil wie die

Zahlen der Erfindungsmeldungen, der laufenden Innovationsprojekte oder der Gründ-

ungen. Um die lizenzbasierten Einnahmen und auch jene aus Industrieprojekten zu

steigern, erarbeitete das KIT im Rahmen seiner Dachstrategie KIT 2025 eine übergeordnete

Innovationsstrategie. Die darin definierten Maßnahmen und Instrumente sollen in den

kommenden Jahren sukzessive eingeführt und gestärkt werden.

IP-BASIERTE LIZENZEINNAHMEN

Im Jahr 2018 wurden insgesamt 17 Lizenzver-

träge, welche erstmalig für eine Technologie ab-

geschlossen wurden, unterzeichnet. Diese Zahl

beinhaltet nicht die Verkäufe von Schutzrechten

oder sonstige Überlassungen im Rahmen von

Verträgen zu Forschungs- und Entwicklungskoo-

perationen oder -aufträgen. Insgesamt hält das

KIT zum Ende des Jahres 2018 343 laufende

Lizenzverträge, aus denen sich in einem breiten

Spektrum Einnahmen ergeben – von kleineren

Beträgen bis zu mehreren 100.000 Euro pro Jahr.

Basis für die Zahlen dieser Seite: Innovationskennzahlen des KIT gemäß Pakt-Bericht der

Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren zum Pakt für Forschung und Innovation.

ERFINDUNGSMELDUNGEN

*Millionen Euro

20142016

2015

2017

2018

59

55

77

2016

2000 2015

1902

2017

1965

2014

1884

2018

1949

63

55

2018

115

2017

124

2015 2016

133

2014

127

119

2014

5756 KIT NEULAND 2018/2019

TRANSFER ÜBER KÖPFE

Der Transfer qualifizierter Fachkräfte aus Universitäten und

Forschungseinrichtungen in die Wirtschaft wird am KIT nicht als

direkte Innovationskennzahl gesehen, jedoch als wichtiger Indi-

kator für die Wahrnehmung der Innovationsfähigkeit von außen.

Unternehmen profitieren davon, wenn Studierende und Promo-

vierende hochqualifiziert ausgebildet werden und dabei schon

früh mit Anforderungen und Problemstellungen der Industrie in

Berührung kommen.

UNTERNEHMENSBETEILIGUNGEN AN SPIN-OFFS

Die im Innovationsmanagement verankerte Auf-

gabe Unternehmensbeteiligungen wird sukzessive

weiterentwickelt. Die fortlaufende Professionali-

sierung des Beteiligungsmanagements zielt

darauf ab, die Zahl und Betreuung der Beteili-

gungen an jungen Unternehmen auszubauen

sowie die Dienstleistungen, im Rahmen eines

aktiven Beteiligungsmanagements, für die Port-

foliounternehmen zu optimieren.

MITTEL AUS DER INDUSTRIE (FUE)* IN MIO. EURO

DRITTMITTELEINNAHMEN* IN MIO. EURO

UNTERNEHMENSGRÜNDUNGEN VON STUDIERENDEN UND BESCHÄFTIGTEN

GRÜNDUNGEN UND BETEILIGUNGEN

Das KIT bündelt seine Aktivitäten im Bereich

Gründungsförderung seit 2013 in der KIT-Grün-

derschmiede. Erklärte Ziele sind, den unternehme-

rischen Geist bei Beschäftigten und Studierenden

zu wecken und zu stärken sowie die vorhanden-

en Potenziale zu aktivieren und diese – durch viel-

fältige Möglichkeiten – zu erfolgreichen Ausgrün-

dungen weiterzuentwickeln. Dazu werden fort-

laufend neue Services und Veranstaltungsformate

entwickelt, erprobt und optimiert sowie zahl-

reiche lokale und nationale Netzwerkpartner in

die Arbeit eingebunden. Die positiven Effekte

der Gründerförderung führen unter anderem

dazu, dass das KIT im national erhobenen Grün-

dungsradar des Stifterverbands 2018 den dritten

Platz belegt hat und als eine der Vorzeigeuniver-

sitäten für Gründungsunterstützung gilt.

ABSOLVENTEN

*Basis für die Zahlen: Jahresabschlüsse des KIT 2014-2017 sowie Prognose Jahresabschluss 2018

21

29

36

2015 2016

2017

20182014

31

33

31

35

33

201820172015 20162014

2118

20182014 20162015 2017

2014

2017

2016

2015

2018

5883 (davon 2432 Bachelor-Absolventen)

5813 (davon 2619 Bachelor-Absolventen)

5615 (davon 2591 Bachelor-Absolventen)

5375 (davon 2426 Bachelor-Absolventen)

5744 (davon 2357 Bachelor-Absolventen)

96 76 7

2015

2014

20182016

2017

359

336

358

369

338

5958 KIT NEULAND 2018/2019

PREIS PREISVERLEIHER PREISTRÄGER DATUM

Ideenwettbewerb TROPHELIA

Deutschland

Forschungskreis der Ernährungs-

industrie e.V. (FEI)

Kof.co (1. Platz und innovativste Produktidee) 24.04.2018

Digital Champions Award WirtschaftsWoche & Deutsche

Telekom

Talentwunder GmbH, (1. Platz in der Kategorie „Digitale

Produkte und Dienstleistungen“)

06.06.2018

Elevator Pitch BW Initiative für Existenzgründung

und Unternehmensnachfolge

(ifex)

apic.ai GmbH (2. Platz) 21.06.2018

International Contest of

Innovation (iCAN)

International iCAN Association Kamedi GmbH (1. Platz) 25.06.2018

Heinrich-Hertz-Preis Karlsruher Institut für Technologie

& EnBW-Stiftung

Prof. Dr.-Ing. Thomas Schulenberg

Institut für Kern- und Energietechnik

26.06.2018

Gründerpreis des KIT Karlsruher Institut für Technologie Nesto Software GmbH (1. Platz),

HQS Quantum Simulations GmbH (ebenfalls 1. Platz),

Usertimes Solutions GmbH (3. Platz),

HQS Quantum Simulations GmbH (Publikumspreis)

27.06.2018

Innovationswettbewerb

NEULAND des KIT

Karlsruher Institut für Technologie Ideenwettbewerb

1. Platz: Prof. Dr. Jürgen Fleischer, Marius Dackweiler

2. Platz : Prof. Dr. Stefan Bräse, Jasmin Busch,

Fabian Hundemer, Daniel Knoll, Prof. Dr. Ute Schepers,

Eduard Spuling

3. Platz: Dr. Taleieh Rajabi, Dr. Sahba Sadir

Sonderpreis

1. Platz: Prof. Dr. Marc Weber, Prof. Dr. Hartmut Gemmeke,

Dr. Nicole Ruiter, Dr. Torsten Hopp

2. Platz: Prof. Dr. Marc Weber, Matthias Balzer,

Alexander Menshikov

3. Platz: Prof. Dr. Jan Korvink, Dr. Martin Sommer

27.06.2018

VR-InnovationsPreis

Mittelstand

Volksbanken Raiffeisenbanken BW LightnTec GmbH (Hauptpreis) 27.06.2018

PREIS PREISVERLEIHER PREISTRÄGER DATUM

Otto-Haxel-Preis 2017 Freundeskreise des Forschungs-

zentrums Karlsruhe e.V.

Prof. Thomas Zwick, Dr. Mario Pauli

Institut für Hochfrequenztechnik und Elektronik

10.07.2018

Berthold Leibinger

Innovationspreis

Berthold Leibinger Stiftung Projekt „DELPHI“

Institut für Photonik und Quantenelektronik & Vanguard

Photonics GmbH (2. Platz)

13.07.2018

Deutscher Gründerpreis stern, Sparkassen, ZDF, Porsche INERATEC GmbH (1. Platz) 11.09.2018

SOFT Innovation Prize Europäische Union Dr.-Ing. Jens Reiser

Institut für Angewandte Materialien – Angewandte

Werkstoffphysik

16.09.2018

CyberChampions Award CyberForum e.V. Renumics GmbH (1. Platz „Best Startup”), HD Vision Systems

GmbH (2. Platz „Best Startup”), ViGEM GmbH (1. Platz „Best

Corporate”), HQS Quantum Simulations GmbH („Sonderpreis

Init Innovationspreis“)

19.09.2018

CODE_n CONTEST CODE_n ThingsTHINKING GmbH (1. Platz in der Kategorie

„Best Industry Disruptor")

09.10.2018

ECOTROPHELIA Europe ECOTROPHELIA Europe Kof.co (3. Platz) 23.10.2018

Technology Fast 50 Award Deloitte Kolibri Games GmbH (1. Platz in der Kategorie „Rising Stars“) 08.11.2018

Landespreis Baden-Württem-

berg für junge Unternehmen

Land Baden-Württemberg &

L-Bank

Nanoscribe GmbH (1. Platz) 09.11.2018

Innovationspreis der

Deutschen Gaswirtschaft

Arbeitsgemeinschaft für spar-

samen und umweltfreundlichen

Energieverbrauch (ASUE)

INERATEC GmbH, (1. Platz in der Kategorie „Sonderpreis

Start-Ups“)

22.11.2018

Top 40 unter 40 – Junge Elite Wirtschaftsmagazin Capital Dr. Teresa Baumann (GoSilico GmbH), Philipp Engelkamp (INERA-

TEC GmbH) , Prof. Nora Szech (Institut für Volkswirtschaftslehre)

22.11.2018

Forschungspreis Transformative

Wissenschaft

Wuppertal Institut & Zempelin-

Stiftung im Stifterverband

Projekt „Reallabor 131: KIT findet Stadt“

Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse

30.11.2018

Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis Deutsche Forschungsgemeinschaft

(DFG)

Prof. Dr. Wolfgang Wernsdorfer

Physikalisches Institut

06.12.2018

Business Punk-Watchlist 2019 Business Punk Magazin Dr.-Ing. Tim Böltken, INERATEC GmbH 06.12.2018

Lothar-Späth-Award Lothar-Späth-Award-Stiftung INERATEC GmbH (1. Platz) 11.12.2018

GROW Gründerwettbewerb PionierGarage e.V. TortenGlück GbR (1. Platz) 31.01.2019

Validierungspreis Bundesministerium für Bildung

und Forschung (BMBF)

Projekt „ARES“ (Air-Retaining Surfaces)

Institut für Angewandte Physik (1. Platz)

26.03.2019

AUSGEZEICHNET Preise für Beschäftigte und Gründungen des KIT – für innovative Ideen, Projekte und Produkte(01.04.2018 - 31.03.2019)

HERAUSGEBERKarlsruher Institut für Technologie (KIT)Präsident Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka Kaiserstraße 12, 76131 Karlsruhewww.kit.edu

KONTAKTDr.-Ing. Jens FahrenbergInnovations- und Relationsmanagement (IRM)Hermann-von-Helmholtz-Platz 176344 Eggenstein-Leopoldshafen Telefon: 0721 608-22246E-Mail: neuland@kit.eduwww.neuland.kit.edu

REDAKTIONSLEITUNGSimone SchappertInnovations- und Relationsmanagement (IRM)Technologiemarketing und -transfer (TMT)

REDAKTIONELLE MITARBEITKarola Janz, Ronja Ehringer, Sandra Erath

GESTALTUNGDER PUNKT GmbH, Karlsruhe

DRUCKSystemedia GmbH, Wurmberg, Juni 2019

100% Recyclingpapier mit dem Gütesiegel „Der Blaue Engel“

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INNOVATION HEISST NEULAND SCHAFFEN.JAHR FÜR JAHR. NEULAND FÜR NEULAND.

www.neuland.kit.edu

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) schafft und vermittelt Wissen für Gesellschaft und Umwelt und erbringt hierzu herausra-gende Leistungen von der Grundlagenforschung bis zur Anwen-dung auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Zu den globalen Herausforderungen der Menschheit leistet es maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information.

Mit rund 9.300 Beschäftigten, davon circa 5.000 in Wissenschaft und Lehre tätig, sowie ungefähr 25.100 Studierenden, ist das KIT eine große Wissenschaftseinrichtung, welche einen Spitzenplatz in Europa einnimmt. Das KIT bereitet seine Studierenden mithilfe eines forschungsorientierten universitären Studiums auf verantwortungs-volle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor.

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Mit seiner Innovationstätigkeit schlägt es die Brücke zwischen Er- kenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtsch-aftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrund- lagen. Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemein-schaft“ schöpft das Karlsruher Institut für Technologie sein Synergie-potenzial, welches durch die Zusammenführung von Aufgaben nati-onaler Großforschung und universitärer Forschung entsteht, voll aus.

Zur Erfüllung seiner drei Kernaufgaben, Forschung, Lehre und In-novation, gliedert sich das KIT in fünf disziplinäre Bereiche: Bio-logie, Chemie und Verfahrenstechnik; Informatik, Wirtschaft und Gesellschaft; Maschinenbau und Elektrotechnik; Natürliche und gebaute Umwelt; Physik und Mathematik. Die Bereiche bündeln Forschung, Lehre und Innovation der ihnen zugeordneten Institute.